DE102012108409A1 - Truck with switched reluctance motor - Google Patents
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Abstract
Bei einem Flurförderzeug mit zumindest einem Elektromotor (15) für den Fahrantrieb und/oder für den Antrieb einer Arbeitshydraulik, die durch eine Hydraulikpumpe mit Druckmittel versorgt wird, wobei die Hydraulikpumpe von dem Elektromotor (15) angetrieben wird und der Elektromotor (15) eine geschaltete Reluktanzmaschine (31) ist, bestehen Wicklungen (7, 8) der geschaltete Reluktanzmaschine (31) aus Aluminium.In the case of an industrial truck with at least one electric motor (15) for the travel drive and / or for driving a working hydraulic system, which is supplied with pressure medium by a hydraulic pump, the hydraulic pump being driven by the electric motor (15) and the electric motor (15) a switched Reluctance machine (31), windings (7, 8) of the switched reluctance machine (31) are made of aluminum.
Description
Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug mit zumindest einem Elektromotor. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Flurförderzeug mit zumindest einem Elektromotor für den Fahrantrieb und/oder für den Antrieb einer Arbeitshydraulik, die durch eine Hydraulikpumpe mit Druckmittel versorgt wird, wobei die Hydraulikpumpe von dem Elektromotor angetrieben wird und der Elektromotor eine geschaltete Reluktanzmaschine ist. The invention relates to an industrial truck with at least one electric motor. In particular, the invention relates to an industrial truck with at least one electric motor for the traction drive and / or for driving a working hydraulics, which is supplied by a hydraulic pump with pressure medium, wherein the hydraulic pump is driven by the electric motor and the electric motor is a switched reluctance machine.
Es ist möglich, eine Reluktanzmaschine als geschaltete Reluktanzmaschine mit sogenannter Flussumschaltung (flux switching) auszuführen, die zweiphasig geschaltete Reluktanzmaschinen sind und einen Zweiquadrantenbetrieb als Motor oder Generator in einer Drehrichtung ermöglichen. It is possible to carry out a reluctance machine as a switched reluctance machine with so-called flux switching, which are two-phase switched reluctance machines and enable two-quadrant operation as a motor or generator in one direction of rotation.
Die Statorwicklungen einer solchen Flussumschaltung-Reluktanzmaschine weisen eine Teilung (Pitch) auf, die in ihrem Winkel doppelt so groß wie die Teilung von zugehörigen Statorpolen ist. Die zwei Statorwicklungen der zweiphasigen Flussumschaltung-Reluktanzmaschinen sind dabei zueinander um einen symmetrischen Winkel gleichmäßig versetzt, d.h. bei einer geschalteten Reluktanzmaschine mit vier Statorpolen um 90° und bei einer mit acht Statorpolen um 45°. The stator windings of such a flux-switching reluctance machine have a pitch that is twice as large in angle as the pitch of associated stator poles. The two stator windings of the two-phase flux-switching reluctance machines are offset uniformly from each other by a symmetrical angle, i. in a switched reluctance machine with four stator poles by 90 ° and in one with eight stator poles by 45 °.
Dabei ist eine der beiden Statorwicklungen als Feldwicklung ausgebildet, die sich dadurch auszeichnet, dass ein konstanter Strom durch diese fließt und sie ein permanentes magnetisches Feld erzeugt. Die zweite Statorwicklung ist als Ankerwicklung ausgebildet, die gegenüber der Feldwicklung um einen Statorpol versetzt ist. Die Ankerwicklung wird so mit Strom geschaltet, dass diese ein wechselndes magnetisches Feld erzeugt. Im Falle einer Teilung mit vier Statorpolen ist das magnetische Feld der Ankerwicklung somit quer zu dem magnetischen Feld der Feldwicklung angeordnet. Allgemein ist das in Richtung auf den Rotor erzeugte magnetische Feld der Ankerwicklung gegenüber dem entsprechenden magnetischen Feld der Feldwicklung unter einem Winkel angeordnet, der demjenigen zwischen zwei Polen des Stators entspricht, somit im Falle von acht Statorpolen einem Winkel von 45°. Die Ankerwicklung kann mit alternierender Polung mit Strom beschaltet werden und es bildet sich ein magnetisches Drehfeld. In this case, one of the two stator windings is designed as a field winding, which is characterized in that a constant current flows through it and generates a permanent magnetic field. The second stator winding is designed as an armature winding, which is offset from the field winding by a stator pole. The armature winding is switched to current so that it generates a changing magnetic field. In the case of a division with four stator poles, the magnetic field of the armature winding is thus arranged transversely to the magnetic field of the field winding. In general, the magnetic field of the armature winding, which is generated in the direction of the rotor, is arranged at an angle with respect to the corresponding magnetic field of the field winding, which corresponds to that between two poles of the stator, thus at an angle of 45 ° in the case of eight stator poles. The armature winding can be connected with alternating polarity with current and it forms a magnetic rotating field.
Die Drehmomenterzeugung erfolgt in einer Reluktanzmaschine aufgrund der auf einen weichmagnetischen Stoff eines Rotors in einem Magnetfeld wirkenden Maxwellschen Kraft, durch die das magnetische System den Zustand des geringsten magnetischen Widerstands oder Reluktanz anstrebt. Durch eine spezielle Formgebung des Läufers oder Rotors mit ausgeprägten Rotorpolen wird diesem eine starke bevorzugte Ausrichtung zum magnetischen Feld eingeprägt und der Rotor sucht dem magnetischen Drehfeld zu folgen. Dabei weist der Rotor bei einer geschalteten Reluktanzmaschine üblicherweise die halbe Anzahl von Rotorpolen gegenüber der Anzahl Statorpole auf und wird mit jedem Schaltvorgang der Ankerwicklung auf die um den Winkel der Teilung der Statorpole versetzte Gruppe der Statorpole ausgerichtet. Durch eine spezielle Formgebung der ausgeprägten Rotorpole des Rotors wird das Anlaufen aus dem Stillstand erreicht und die Drehrichtung eingeprägt. Dabei weisen im Regelfall die Rotorpole eine Asymmetrie auf, indem der Rotorpol im Querschnitt betrachtet nicht achsensymmetrisch aufgebaut ist. The torque is generated in a reluctance machine due to the force acting on a soft magnetic material of a rotor in a magnetic Maxwell's force by which the magnetic system strives for the state of least magnetic resistance or reluctance. By a special shape of the rotor or rotor with pronounced rotor poles this is impressed a strong preferred orientation to the magnetic field and the rotor seeks to follow the magnetic rotating field. In this case, the rotor in a switched reluctance machine usually has half the number of rotor poles relative to the number of stator poles and is aligned with each switching operation of the armature winding to the offset by the angle of the pitch of the stator poles group of stator poles. Due to the special shape of the pronounced rotor poles of the rotor, starting from standstill is achieved and the direction of rotation is impressed. As a rule, the rotor poles have an asymmetry in that, viewed in cross-section, the rotor pole is not constructed in an axially symmetrical manner.
Insbesondere bei batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeugen werden als elektrische Antriebsmotoren für den Fahrantrieb, aber auch zum Antrieb von Arbeitsvorrichtungen, wie auch für den Antrieb einer Pumpe einer Arbeitshydraulik Elektromotoren eingesetzt. Hierfür können die beschriebenen, geschalteten Reluktanzmaschinen eingesetzt werden. Particularly in battery-powered industrial trucks electric motors are used as electric drive motors for the drive, but also to drive working devices, as well as for driving a pump of a working hydraulics. For this purpose, the described switched reluctance machines can be used.
Aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit sind die Wicklungen der Ankerwicklung und/oder der Feldwicklung der Reluktanzmaschinen üblicherweise in Kupferdraht ausgeführt. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass durch das Material Kupfer hohe Kosten entstehen. Due to the good electrical conductivity, the windings of the armature winding and / or the field winding of the reluctance machines are usually designed in copper wire. A disadvantage of this prior art is that high costs are incurred by the material copper.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug mit Elektromotor als geschalteter Reluktanzmaschine zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig herzustellen ist. The present invention has for its object to provide a truck with an electric motor as a switched reluctance available, which is inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird durch ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by an industrial truck having the features of patent claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Aufgabe wird durch ein Flurförderzeug mit zumindest einem Elektromotor für den Fahrantrieb und/oder für den Antrieb einer Arbeitshydraulik, die durch eine Hydraulikpumpe mit Druckmittel versorgt wird, wobei die Hydraulikpumpe von dem Elektromotor angetrieben wird, der Elektromotor eine geschaltete Reluktanzmaschine ist und Wicklungen der geschaltete Reluktanzmaschine aus Aluminium bestehen. The object is achieved by a truck with at least one electric motor for the traction drive and / or for driving a working hydraulics, which is supplied by a hydraulic pump with pressure medium, wherein the hydraulic pump is driven by the electric motor, the electric motor is a switched reluctance machine and windings of the switched Reluctance machine made of aluminum.
Vorteilhaft lassen sich dadurch erhebliche Kosten einsparen. Aufgrund der Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von dem Leitungsdurchmesser und damit vom Volumen ergibt sich noch ein erheblich größerer Vorteil für Aluminium gegenüber Kupfer als nur bei Betrachtung eines geringeren Materialpreises. Aluminium hat eine erheblich geringere Dichte von weniger als einem Drittel der Dichte von Kupfer. Gleichzeitig ist zurzeit der Materialpreis von Aluminium pro Gewicht gegenüber Kupfer um den Faktor zwei bis drei geringer. Diese beiden Effekte kombinieren sich und führen zu einem um einen Faktor sieben bis zehn geringeren Materialpreis. Advantageously, this can save considerable costs. Due to the dependence of the electrical conductivity of the pipe diameter and thus of the volume, there is still a much greater advantage for aluminum over copper than only considering a lower material price. Aluminum has a significantly lower density of less than one third of the density of copper. At the same time, the material price of aluminum per weight is currently around the Factor two to three lower. These two effects combine to result in a factor of seven to ten lower material costs.
In einer Weiterbildung dient die Reluktanzmaschine zum Antrieb der Arbeitshydraulik. In a further development, the reluctance machine serves to drive the working hydraulics.
Die Arbeitshydraulik kann eine Hubvorrichtung für Lasten, insbesondere ein Hubgerüst mit höhenbeweglich geführtem Lastaufnahmemittel, und/oder eine hydraulische Lenkung umfassen. Weiterhin kann die Arbeitshydraulik einen gegebenenfalls vorhandenen Neigeantrieb für das Hubgerüst und einen gegebenenfalls vorhandenen Zusatzantrieb, beispielsweise einer Seitenschiebereinrichtung für ein Lastaufnahmemittel umfassen. The working hydraulics may include a lifting device for loads, in particular a mast with height-movably guided load-receiving means, and / or a hydraulic steering. Furthermore, the working hydraulics may include a possibly existing tilt drive for the mast and an optionally existing auxiliary drive, for example, a side sliding device for a load-receiving means.
Die Wicklungen sind bevorzugt aus Aluminiumdraht ausgeführt. The windings are preferably made of aluminum wire.
Die Wicklungen können als Flachband ausgeführt sein. The windings can be designed as a flat band.
Vorteilhaft sind die Wicklungen als Stäbe ausgeführt. Advantageously, the windings are designed as rods.
In einer Variante sind die Wicklungen als Schienen ausgeführt. In a variant, the windings are designed as rails.
Es kann eine Feldwicklung aus Aluminium bestehen. It can consist of a field winding made of aluminum.
Insbesondere bei einer Reluktanzmaschine wird die Feldwicklung stets gleich bestromt. Da hier kein Wechselfeld erzeugt wird, wirken sich eventuelle Nachteile von Aluminium, wie größeres Bauvolumen insgesamt und damit weniger kompaktes Feld, geringer aus. Durch eine Kombination, bei der insbesondere nur die Feldwicklung aus Aluminium gebildet ist und eventuell die Ankerwicklung aus einem anderen Material oder wie herkömmliche aus Kupfer besteht, kann dadurch gegebenenfalls eine Optimierung erreicht werden. Especially in a reluctance machine, the field winding is always energized the same. Since no alternating field is generated here, any disadvantages of aluminum, such as larger overall construction volume and thus less compact field, are less pronounced. By a combination in which in particular only the field winding is formed of aluminum and possibly the armature winding of a different material or as conventional made of copper, this may optionally be achieved an optimization.
Vorteilhaft besteht eine Ankerwicklung aus Aluminium. Advantageously, there is an armature winding made of aluminum.
Neben der von der Erfindung umfassten Variante, dass sowohl die Feldwicklung wie auch die Ankerwicklung aus Aluminium bestehen, ist es ebenso möglich, auch nur die Ankerwicklung aus Aluminium auszubilden und die Feldwicklung aus einem anderen Material oder wie herkömmlich aus Kupfer herzustellen. In addition to the variant encompassed by the invention that both the field winding and the armature winding made of aluminum, it is also possible to form only the armature winding made of aluminum and the field winding made of a different material or as conventional copper.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the schematic figures. Show here
Die
Die Feldwicklung
Die
Die
Die
Der Gegengewichtsgabelstapler
Der in dem vorliegenden Beispiel beispielsweise batterie-elektrisch angetriebene Gegengewichtsgabelstapler
Ein Fahrerplatz
Unterhalb des Fahrersitzes
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Gegengewichtsgabelstapler. Vielmehr kann jegliche Art von Flurförderzeugen mit einem Elektromotoren gemäß der Erfindung ausgestattet werden. Es können etwa auch Lagertechnikgeräte mit elektrischem Antrieb mit einem solchen Elektromotor versehen werden, wie beispielsweise Hubwagen, Kommissionierer, Schlepper, Plattformwagen, Schubstapler, Schubmaststapler und Regalstapler. The invention is not limited to counterbalanced forklifts. Rather, any type of industrial trucks can be equipped with an electric motor according to the invention. It can also about bearing technology devices with electric drive are provided with such an electric motor, such as trucks, order pickers, tractors, platform trucks, push trucks, reach trucks and rack stackers.
Claims (7)
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